Цифровая электроника
.pdf
|
|
|
71 |
объединитьпо |
i,ивыходэлементазавестина |
Reset счетчика.Т.о.онпросч |
итает |
количествопе,риодавнкоэффициентуделенияв |
сброситсявисх стояниедное. |
|
|
§ 3.6 Назначение,классификациядешифраторов
|
|
Дешифратор – эток мбинациопредназначенноеустройство, для |
|
||
преобразованияпараллельногодвоичногокодаунитарный,.. зиционныйкод. |
|
|
|||
Обычно,указаннвсхеменомервыводадешифраторайсоответствуетдесятичному |
|
|
|||
эквидвоичалекода,подаваемогонтунавход |
|
|
дешифравкачесвходныхтораве |
||
переменных,вернеесказать,чтоприподаченавходустройствапараллельногодвоичного |
|
|
|||
коданавыходедешифрапоявисигналтомвыходеорася,номеркоторого |
|
|
|||
соответствуетдесятичномуэквиваленту |
|
воичногокода.Отсюследа |
ует,чтовлюбой |
||
момврвыходнойентменисигналбудетместотьольконаодномвыходе |
|
|
|
||
дешифратора.Взависимостиоттипадешифратора,этотсигналможимкакуровеньет |
|
|
|||
логическойединпр(этомнавсехцыостальныхвыходахуровеньлогического0),так |
|
и |
|||
уровеньлогического0приэтом(навсехостальныхвыходахуровеньлогической1). |
|
|
|||
|
|
Вдешифраторахкаждойвыходнойфункциисоо ветствуминтермолькоодин,а |
|
||
количествофункцийопределяколичразрядовдвоетсяствчисла.Есличногом |
|
|
|
||
дешифраторреализует |
всеминтермывходнпеременных,тоонназываетсяполным |
|
|||
дешифраторв(качествепримдешифраторанеполнмможнопривестигодешифратор |
|
||||
двоично-десятичныхчисел). |
|
|
|
||
|
|
Рассмотримпримсинтезад шифратораполного( ),количестворазрядовдвоичного |
|
||
числа - 3, количествовыходов |
|
- 8. |
|
||
Таблицасостоянийдешифратора: |
|
|
|
||
Х3Х2Х1 |
|
|
|
|
|
0 |
0 |
0 |
|
|
|
0 |
0 |
1 |
|
|
|
0 |
1 |
0 |
|
|
|
72
0 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
1 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
Z0 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 |
|||||||
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Какследуетизтаблицысостояния,каждфункциийтветствуетолькоодин |
|
|
|
минтерм,следовательно,нетребуетсямини |
мизироватьэтифункциирис(. 3.6.1 |
). |
|
Изполученныхуравнисхемыд нийшифратораследует,ч |
|
тодляреализации |
|
полногодешифраторанавходовmпеременных( )потребуютсяnэлементов= 2m |
|
|
|
конъюнкцииколичесткаждого( входовэлементаИ”равно“ m) |
|
иэлементовm |
|
отрицания. |
|
|
|
Пирамидальныедешифраторы |
.Пирамидальныедешифраторыпозволяют |
|
|
реализоватьсхе |
мунабазетолькодвухвходовыхэлементовлогическогоумножения |
|
|
(конъюнкции)Рассмотр. примерреалдешифраторамзации3 |
|
-8: |
|
73
Рис. 3. 6.1
Дляпостроениятакогодешифпотр12двухвходовыхатораебуетсяэлементовИ2и
триинвертора.Пирамидальныедешифраторыприбольшихколичествахвходных переменныхпозволяютнесколькоупр стинструс ,ройства.уменьшитье. кцию
количествоинтегральныхми |
кросхем. |
ПромышленностранСНГ,втомчиРоссле,выпускаютсяиитьюразличные |
|
модификацдешв фраторовнтегральномисполнеи.Обоздешачениеиинафраторов |
|
принципиальныхсхемахпокнрис.зано3 |
.6.2: |
74
Рис. 3.6.2 |
|
|
|
§ 3.7 Мультиплексоры |
|
Мультиплексор - коммутаторцифровыхсигна.Мулпредставляетовьтиплексор |
|
|
собойкомбинационноеустройствоинформациm ,управляющимиn вхоннымидами |
|
|
однимвыходом.Функциональномультсостоитзэлементовпm ксорнъюнкции, |
|
|
выхкоторыхобъеды |
диненыдизъюнктиспомощьюэлемеИЛИсвmнх.оНатадами |
|
однивходывсехэлементовконъюподаютсяинформационныекциисигналы,другие |
|
|
входыэтихэлемсоеснтсодиненыответствующимидешифратораходамиn |
|
|
входами. |
|
|
Функциональнаясхемамул |
ьтиплексораприведенарис. 3.7.1 |
: |
Рис. 3.7.1
Изриследунка,чтом етльтиплексордержитшифраторнасоответствующее числовыходовчисло(выходовдешифратораопредечисинформационныхломяется входовмультиплексора ),элемеконъюнкциидватыилинатривходакаждый элементдизъюнкциисчисломвходов,равнымколичествуинформационныхлинийD0 . . .
DmЧисловходов. элеИможетентовбытьравнымтолькодвум,однако,вомногих
случаяхвозникаетнеобходимостьстроби ровыходансимультиплексораягналаого импульсаминезависисточника.Втакихслучмоговструктуремультиплексораях
75
испоэлементыьзуюИстремявходами.Однисяизвходоввсехэлементовконъюнкции,
впосл,объеднуча,еипомдиняютсяэтойлиниипода етсясигналразработыешения мультиплексорастробирующий( сигнал)Наличие. дополнительногоуправляющеговхода расширяетфункциональныевозможнультипозволяализоватьстирощексорае методыборьбысгонками.
Рис. 3.7.2 |
|
|
Нарисунке |
3.7.2 показамультиплексораобозначеннаприенципиальных |
|
функциональныхэлектрическихсхемах. |
|
|
Изуравненмультиплексо,чтодноянаеговыходбудетперсигнедавалться |
|
|
толькосоднвхода,номергокотс роговпадаетсчислсоответствующим, |
кодовой |
|
комбинацииХ1Х2ЕслиХ. 1=Х2=0,выходмультиплексорабудетпередаваться |
|
|
сигналвходаD0Когна. дресныхуправляющих( )входахХ1=1иХ2=0,тонавыход |
|
|
будетпередавсигнвхоD1иат.дл.тьсяа |
|
|
Мультипленаширопримеликсорыое |
нениеввычислиттехникекачествельной |
|
коммутаторовцифровыхсигналов.Онииспользуютсякомпьютерах |
|
|
микропроцессоадресныхконтрдляммутацииллевходоврахдинамических |
|
|
оперативныхзапоминающихустр,узлахйствбъедилразвншетвления |
инт.д. |
|
Набаземультиплексможнопостроразлкомбинационныеровтьчныеустройства |
|
|
минимальнымчисломдопоэленителогики.Сентовотметитьедуьных,что |
|
|
мультхотя,ипреплексорыдляназначеныкоммутациицифровыхсигналов,но |
|
|
помощьюультипле |
ксоров,изготпоКМОПтехвле,мнкоммутироватьныхлогиижно |
|
ианалоговыесигналы. |
|
|
76
§ 3.8 Назначение,класумматоровсификация
Сумматор — логическийоперационныйузел,выполняющарифметийческое |
|
||
сложениекодовдвухчис.Приарифметическомлсложениивыполняютсядругие |
|
|
|
дополнительныеоперац:учётзнаков,выравниваниеселпорядковслагаемыхтому |
|
|
|
подобное.Указанныеоперациивыполняю |
|
тсяварифметическо |
-логическихустройствах |
(АЛУ)илипроцессорныхэлемен,ядромкоторыхявляютсяахсумматоры. |
|
|
|
Сумматорыклассифицируютпоразличнымпризнакам. |
|
|
|
Взависимоот читемыразличаютстиления:двоичные;двоично |
|
-десятичные |
|
(вобщемслучаедвои |
чно-кодирова);десяти;прон( апримерамплитудныеч, ). |
|
|
Пок личествуоднобременноабатываемыхразрядовскладываемыхчисел: |
|
|
|
одноразрядные,многоразрядные. |
|
|
|
Почислувходвыходовдноразрядныхоичныхсумматоров: 1) |
|
|
|
четвертьсумматорыэлеме( |
нтысу“поммаодулю2”;элементыисключающее“ ИЛИ”), |
|
|
характерналичиемдвухходовзующиеся, котп рыедодноразрядныхаютсява |
|
|
|
числа,однимвых,накотдреализуетсяоромихарифметическаясумма; 2) |
|
|
|
полусумматоры,характерналичиемдвухзующиеся |
одов,накотпорыедаются |
||
одноимённразрядвухчисел, выух:наодномеходовреализуетсяарифметическая |
|
|
|
суммавданномр ,зряденадругом |
|
— переносвследующийболее( таршийразряд); 3) |
|
полныеодноразрядныедвоичныесумматоры,характеризующиесяна |
|
личиемтрёхвходов, |
|
накотпорыедаютсяодноимённыеразрядыдвухскладывач перизеносмых |
|
|
|
предыдущегоболее(младшего)разряда,идвумявыходами:наодномреализуется |
|
|
|
арифметическаясуммавданном,зряденадругом |
|
— переносвследующийболее( |
|
старшийразряд). |
|
|
|
Поспособупредставиобработкискленияадываемыхчиселмногоразрядные сумматорыподразделяютсяна:послед,вкотообвательныечиселыхаботкаведётся пооче,разрядзаразрядёднонаоднитомжемборудовании;параллельные,
77
которыхс лагаемыесклаодновываютсяповсемразрядамеменно,идлякаждогоразряда имеетсясвоёоборудование.
Поспорганизациисобумежразрядныхпереносовпараллельныесумматоры,
реализструмеющиек,делятурныенаодысумматоры:последовательнымпереносом;
спараллпер;сгрупповойельнымносоструктуспециальной;со организациейцепей переноса.
Сумматоры,которыеимеютпоствремя,оянноетводидлясуммирования, ое независимоеотзначеслага,наийзываютсинхроннымимых.
Поспособувыполненоперацсл ияи ожениявозмсохраненияжностирезультата сложенияможновыделитьтриосновныхвидасумматоров:комбинационный,
выполняющиймикрооперацию“Sплюс=B”,которомAрезультатвыдаёпом гося
образэт(кованиямбинационнаясхемаобщепринятомсмысле слова);сумматор сохрезультатаанением“Sплюс=B”;накапливающийA ,выполняющиймикрооперацию
“Sплюс=B”S.
Послдвструктурыедниестроятсялибонасчётныхтриггерахсейчас( практически неиспользуются),либоструктурекомбинационный“ сумматор – регистрхранения”
(сейчаснаибуполеетрсх). бляемая Важнейшипараметрамисумматоровявляются:
разрядность;статическпараме: вх,Uвх,UвхитакIдалееры,тоестьобычные параминтегсхем;динамическиеральныхпараметры.
Сумматорыхарактери зуючетзадержкамисяырьмяраспространения:
отподачивходнперенустановленговсехсавыходсуммыпроивстоянном уронавсехнеходахслагаемых;
отодновременнойподачисехлагаемыхдоустановленвсехвыходовсуммыприя
постоянуровнена ом входепереноса;
отподачивходнперенустановлеговыходнсапереносапристоянномго уровненавходахслагаемых;
|
|
78 |
отподачивсехлагаемдоустановлеыхпереносаоднпристоянгоуровнена ом |
|
|
входахслагаемых. |
|
|
Полусумматор (рис. 3 .8.1) имеетдвхоаaдляbдвухаслагаемыхидвыхода: |
|
|
S — сумма, P |
— перенос.ОбозначениемполусслбуквымматоражатHS (half sum |
— |
полусумма) |
: |
|
Рис. 3.8.1 |
|
|
Рабеготруаистинностиблицажает,соответствующиеуравнения |
(1) имеютви |
д: |
a
b
P
S
0 0 0 0 
0 1 0 1 
1 0 0 1 
1
1
1 
0 
|
|
(1) |
|
|
Изуравнсл(1),ечтоднийреализацииляуетполусумматоратребуетсяодин |
|
|
||
элементисключающее“ ИЛИ”одинвухвходовыйвентильИрис(. 3 |
|
.8.1 б). |
||
|
§ 3.9 Полныйсумматор |
. Многоразрядныйсумматор |
|
|
Подноразрядныйлныйдвоичныйсумматор |
|
(рис. 3.9.1)имееттривхода: a, b |
— для |
|
двухслагаемыхиp |
— дляпереносаизпредыдущегоболее(младшего)разрядаидва |
|
||
выхода: S |
— сумма, P |
— переносвследующийболее( тарший)разряд.Обозн |
ачением |
|
полногодвоичногосумматораслужатбуквыSM.
79
Рис. 3.9 .1
Рабеготражтуследующаяетистинностиблица:
№наб. |
a b p P S |
|
0 |
0 0 0 0 |
0 |
1 |
0 0 1 0 |
1 |
2 |
0 1 0 0 |
1 |
3 |
0 1 1 1 |
0 |
4 |
1 0 0 0 |
1 |
5 |
1 0 1 1 |
0 |
6 |
1 1 0 1 |
0 |
7 |
1 1 1 1 |
1 |
Отметимодин |
момент: |
втабл |
ице выходсигиPнSсаыелучайнорасположены |
именновтакойпоследоват.Этодч, тоерассматриваетсяPSльностикивк |
|
||
двухразрядноедвочи,напримерчнсл, 1 + 1 = 2 |
|
10 = 102 ,тоестьPаS=или=1,0+ 1 |
|
+ 1 = 310 = 112,тоестьPаS= =1,1. |
|
Уравнения,описывающиерабполногодвоичноготу |
|
сумматора,предв овершенвленныедизъюнормальформеойктивСДНФ( ), ной |
|
|
|
имеютвид: |
|
|
|
(1)
Уравнениедляпереносаможетбытьминимизировано:
P = ab + ap + bp. |
(2) |
|
80 |
Припрактическомпроектировани |
и суммуравнениятора(1)могут(2)быть |
преобразовкви,удобномудляанализзадылогическихацнныхэлементах |
|
некограничениямиторымипо(числулогическихвходовдр.)удовл |
етворяющему |
предъявляемымксумматтреббыстродействиюваниямру. |
|
На,преобразуемимеруравн(1)сл образомдующимния: |
|
|
|
(3) |
Извыражений(3 |
)следует,чтоп двоичныйлныйсумматорожбытьеализованна |
|
двухполусумматорахи |
дномдвухвходэлементеИЛИ.Соответством |
вующаясхема |
приведенарис. 3.9 |
.2: |
|
Рис. 3.9 .2 |
|
|
|
Длятогочтполучитьбы |
многоразрядныйсумматор |
,достаточвходысоединить |
|
ивыходыпереносовсоответствующдвоичныхразрядов.Схемасоединениях |
|
|
|
одноразрядных сумматоровдляреализациичетырехразрядногосу |
мматораприведена |
||
рисунке3.9 |
.3: |
|
|